电子钥匙及电子开锁系统的制作方法

本实用新型属于开锁技术领域，涉及一种电子钥匙及电子开锁系统。

背景技术：

司法监狱内大量使用的各种锁具成为快速疏散的限制条件，不同锁具使用不同的钥匙，导致钥匙携带，辨别困难，开锁时间大大延长。

电子钥匙能够利用WiFi网络与后台服务器进行连接，从而实现实时鉴权、快速开锁。但是紧急情况下，如遇到地震等灾害，监狱内的供电或互联网系统很可能会中断。如何在脱网情况下仍能够实现有效的数据收发成为监狱的一个需求。

技术实现要素：

为了解决相关技术中在电路中断导致无线WiFi路由器和服务器无法对电子钥匙进行鉴权的问题，本申请提供了一种电子钥匙以及利用该电子钥匙进行开锁的电子开锁系统，具体技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种电子钥匙，该电子钥匙包括第一电源、第一处理器、第一 WiFi收发器和第一Zigbee收发器，第一电源分别与第一处理器、第一WiFi收发器和第一 Zigbee收发器电性连接，第一WiFi收发器与第一处理器的第一收发接口电性连接，第一Zigbee 收发器与第一处理器的第二收发接口电性连接。

通过在电子钥匙中同时设置WiFi收发器和Zigbee收发器，为处理器选择不同通信方式的鉴权模式提供了可能性，进而使得在WiFi网络存在故障时，仍旧可以启动Zigbee收发器完成鉴权工作。

可选的，本申请提供的电子钥匙还包括密码录入器，密码录入器分别与第一电源和第一处理器电性连接。

通过在电子钥匙中设置密码录入器，可以在开锁时，增加对电子钥匙的鉴权条件，若用户无法输入正确的密码，则鉴权失败，进而提高了电子钥匙开锁时的安全性。

可选的，密码录入器包括指纹识别器、物理按键识别器、虹膜识别器、语音识别器中的至少一种。

通过将密码录入器设置为指纹识别器、物理按键识别器、虹膜识别器、语音识别器中的至少一种，丰富了密码录入的方式，且指纹识别器、虹膜识别器以及语音识别器被破译的可能性较低，更为安全。

可选的，本申请提供的电子钥匙还包括插入头，插入头用于插入锁具的锁孔内。

可选的，本申请提供的电子钥匙还包括第一NFC收发器，第一NFC收发器与第一电源和第一处理器电性连接，第一NFC收发器与电子锁进行近场通信。

通过在电子钥匙中设置NFC收发器，为实现与电子锁之间的近场通信提供可能。

第二方面，还提供了一种电子开锁系统，该电子开锁系统包括如第一方面以及第一方面各种可选方式中提供的电子钥匙、电子锁、WiFi路由器、服务器、Zigbee路由器和应急设备，电子钥匙与电子锁配合使用，电子钥匙与WiFi路由器通过WiFi通信进行连接，电子钥匙还与Zigbee路由器连接，WiFi路由器与服务器通信连接，Zigbee路由器与应急设备通信连接。

通过设置可以切换通信模式的电子钥匙以及与电子钥匙中两种通信模式相关的两套鉴权通信系统，实现在WiFi通信模式相关的鉴权系统存在问题时，可以选择切换至Zigbee通信模式相关的鉴权系统中进行鉴权工作，保证了鉴权的有效进行。

可选的，应急设备和Zigbee路由器通过自带电源供电。

由于应急设备鉴权和Zigbee路由器均为低功耗设备，因此应急设备鉴权和Zigbee路由器均可以通过自带的电源供电，不受外部电源断路的影响。

可选的，电子锁包括第二处理器、第二电源、第二WiFi收发器和第二Zigbee收发器，第二WiFi收发器和第二Zigbee收发器均与第二电源和第二处理器电性连接。

可选的，电子钥匙包括第一NFC收发器时，电子锁包括与第一NFC收发器通信的第二 NFC收发器，第二NFC收发器还与第二电源和第二处理器电性连接。

可选的，电子锁的锁孔内设置有接触传感器，接触传感器与第二电源和第二处理器电性连接。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本申请一个实施例中提供的电子钥匙的结构示意图；

图2是本申请一个实施例中提供的电子开锁系统的结构示意图；

图3是本申请一个实施例中提供的电子锁的结构示意图。

其中，附图标记如下：

10、电子钥匙；11、第一电源；12、第一处理器；13、第一WiFi收发器；14、第一Zigbee 收发器；15、第一NFC收发器；16、操作手柄；17、插入头；181、第一凹槽；182、第二凹槽；19、内腔；110、卡扣；111、弹簧；20、电子锁；21、第二电源；22、第二处理器；23、第二WiFi收发器；24、第二Zigbee收发器；25、第二NFC收发器；26、接触传感器；27、锁孔；28、卡柱；29、电控弹簧；210、锁体；30、WiFi路由器；40、服务器；50、Zigbee 路由器；60、应急鉴权设备。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例中提供的电子钥匙的结构示意图，本申请提供的电子钥匙10至少可以包括电源、处理器、WiFi收发器和Zigbee收发器。

为了便于与电子锁中的部件进行区分，本申请中将电子钥匙10中的电源记为第一电源 11，将电子钥匙10中的处理器记为第一处理器12，将电子钥匙10中的WiFi收发器记为第一WiFi收发器13，将电子钥匙10中的Zigbee收发器记为第一Zigbee收发器14。

第一电源11分别与第一处理器12、第一WiFi收发器13和第一Zigbee收发器14电性连接，第一WiFi收发器13与第一处理器12的第一收发接口电性连接，第一Zigbee收发器14 与第一处理器12的第二收发接口电性连接。

这里第一电源11的安装方式为可拆卸式，以在能量不足时便于使用人员对第一电源11 的更换。在实际应用中，根据所需的电压设定第一电源11的规格，比如可以为至少一个18650 的电池、也可以为cr1220或cr2016等规格。

这里的第一处理器12可以为具备通信模式切换的芯片。第一WiFi收发器13为通过WiFi 协议进行通讯的收发器，一般是指WiFi收发天线。第一Zigbee收发器14为通过Zigbee协议进行通讯的收发器，一般是指Zigbee收发天线。

Zigbee物联网的特点是设备能够在低功耗模式下长期工作，利用物联网终端的低功耗特点和快速组网特点，能够弥补紧急情况下大部分无线设备断电后，电子钥匙10与服务器(应急终端)之间的网络通信、鉴权、授权等操作。

第一WiFi收发器13及第一Zigbee收发器14均为市场上通常的称呼，两种收发器的型号很多且并不存在指定某个型号的情况。比如WiFi收发器有TI、Intel，高通、MTK，Broadcom 等，zigbee收发器也包括TI、飞思卡尔、Atmel等等，不申请中不对第一WiFi收发器13和第一Zigbee收发器14的型号进行限定。

这样，本申请通过在电子钥匙10中同时设置WiFi收发器和Zigbee收发器，为处理器选择不同通信方式的鉴权模式提供了可能性，进而使得在WiFi网络存在故障时，仍旧可以启动 Zigbee收发器完成鉴权工作。

在一种可能的实现方式中，为了能够实现对电子锁的开锁操作，提高开锁安全验证，本申请提供的电子钥匙10还可以包括密码录入器，密码录入器分别与第一电源11和第一处理器12电性连接。

可选的，密码录入器可以包括指纹识别器、物理按键识别器、虹膜识别器、语音识别器中的至少一种。

指纹识别器为供用户录入指纹信息的物理指纹采集器，物理按键识别器可以包括数字按键、字母按键和字符按键等，虹膜识别器为采集用户虹膜的摄像头等，语音识别器为用于采集环境中语音信号的麦克风等。

一般的，指纹识别器、物理按键识别器、虹膜识别器、语音识别器等密码录入器可以根据不同的协议以及处理器芯片的型号设置于第一处理器12之间的通信接口，以将用户录入的密码输送至第一处理器12。

将第一处理器12获取到密码录入器录入的密码信息后，可以将这些密码信息转换为密文，以提高信息在鉴权传输过程中的安全性，第一处理器12将密码信息转换为密文的技术是本领域技术人员均能够实现的，这里就不再赘述。

通过将密码录入器设置为指纹识别器、物理按键识别器、虹膜识别器、语音识别器中的至少一种，丰富了密码录入的方式，且指纹识别器、虹膜识别器以及语音识别器被破译的可能性较低，更为安全。

这样，通过在电子钥匙10中设置密码录入器，可以在开锁时，增加对电子钥匙10的鉴权条件，若用户无法输入正确的密码，则鉴权失败，进而提高了电子钥匙10开锁时的安全性。

在一种可能的实现方式中，电子钥匙10本身除了可以包括钥匙功能外，还可以包括锁具功能，也即电子钥匙10为钥匙和锁具的集成，比如常见的密码锁等。

在另一种可能的实现方式中，电子钥匙10和电子锁可以为两个独立的个体，这种情况下，为了可以获知电子锁的信息，以提供给鉴权设备进行鉴权，从而针对该电子锁进行鉴权，本申请提供的电子钥匙10还可以包括插入头，插入头17用于插入锁具的锁孔内；电子钥匙10 还可以包括第一NFC收发器15，第一NFC收发器15与第一电源11和第一处理器12电性连接，第一NFC收发器15与电子锁进行通信。

通过在电子钥匙10中设置NFC收发器，为实现与电子锁之间的近场通信提供可能。

在实际应用中，本申请提供的电子钥匙10中的第一WiFi收发器13接收服务器发送的心跳报文，在预定时长内未接收到服务器发送的心跳报文，则表明与第一WiFi收发器13对应的服务器出现故障，为了可以保证继续进行鉴权流程，电子钥匙10的第一处理器12则启动第一Zigbee收发器14工作。

通过在电子钥匙10中接收服务器发送的心跳报文，若在预定时长内未接收到心跳报文，则意味着服务器出现故障，此时则可以启动Zigbee收发器工作，从而保证在服务器等与WiFi 收发器相关的鉴权系统存在故障时，可以利用耗能较低的与Zigbee收发器相关的鉴权系统进行鉴权工作，保证了鉴权的有效进行。

在一种可能的实现方式中，电子钥匙10包括操作手柄和插入头，插入头安装在操作手柄上，操作手柄内设置有第一电源11、第一处理器12、第一WiFi收发器13、第一Zigbee收发器14和第一NFC收发器15。

在实际应用中，插入头17在不使用时容易被外力损坏，比如撞击、摩擦等，为了提高插入头17的使用寿命，本申请中在操作手柄16内设置有内腔19，操作手柄16上设置有卡扣 110，插入头17上间隔设置有第一凹槽181和第二凹槽182，卡扣110插入于第一凹槽181 内时，插入头17伸出操作手柄16，卡扣110插入于第二凹槽182内时，插入头17缩回固定于操作手柄16的内腔19中。

这样，通过设置卡扣110，可以使插入头17伸出时或缩回至操作手柄16的内腔19时，均可以通过卡扣110被固定住，保证插入头17可以较精确地插入至锁孔内，也可以将插入头 17收藏于操作手柄16的内腔19中，减少电子钥匙10在未使用时插入头17伸出时的损坏。

为了便于插入头17被收纳于内腔19中，本申请提供的电子钥匙10内还可以设置有弹簧 111，弹簧111容纳于内腔19中，如图1所示，弹簧111位于操作手柄16内壁和插入头17 之间，弹簧111的弹性方向与插入头17的延伸方向相同。

弹簧111的弹性系数可以根据插入头17的尺寸等参数进行设定，本申请中不对弹簧111 的弹性系数进行限定。

在电子钥匙10内设置弹簧111，实现对插入头17的伸出和缩回，避免插入头17在内腔 19中移动时的卡顿。

为了避免插入头17在内腔19中移动时产生卡顿现象，在一种可能的实现方式中，本申请提供的操作手柄16的内腔19未安装卡扣110的第一侧设置有滑槽，插入孔未设置第一凹槽181和第二凹槽182的第二侧通过滑轨安装于滑槽内。

在电子钥匙10内设置滑槽，实现对插入头17的伸出和缩回，避免插入头17在内腔19 中移动时的卡顿，保证插入头17的平稳移动。

由于本申请中的电子钥匙10与电子锁之间通过电子通信进行鉴权，因此插入头17的形状等则不需要特别复杂的设计，比如，插入头17的形状可以简单设计为扁平型、圆柱体或棱锥体等即可。

通过将插入头17设计为与锁孔尺寸匹配的，形状简单的扁平型、圆柱形或棱锥体，由于通过电子通信鉴权，不需要将插入头17的机械形状设计为唯一的形状，简化了插入头17的机械设计复杂度。

综上所述，本申请提供的电子钥匙，通过在电子钥匙中同时设置WiFi收发器和Zigbee 收发器，为处理器选择不同通信方式的鉴权模式提供了可能性，进而使得在WiFi网络存在故障时，仍旧可以启动Zigbee收发器完成鉴权工作。

为了实现对电子钥匙10和电子锁的开锁鉴权，本申请还提供了一种电子开锁系统，请参见图2所示，其是本申请一个实施例中提供的电子开锁系统的结构示意图，该电子开锁系统包括如图1所示的电子钥匙10、电子锁20、WiFi路由器30、服务器40、Zigbee路由器50 和应急鉴权设备60，电子钥匙10与电子锁20配合使用，电子钥匙10与WiFi路由器30通过WiFi通信进行连接，电子钥匙10还与Zigbee路由器50连接，WiFi路由器30与服务器 40通信连接，Zigbee路由器50与应急设备鉴权。

通过设置可以切换通信模式的电子钥匙10以及与电子钥匙10中两种通信模式相关的两套鉴权通信系统，实现在WiFi通信模式相关的鉴权系统存在问题时，可以选择切换至Zigbee 通信模式相关的鉴权系统中进行鉴权工作，保证了鉴权的有效进行。

在实际应用中，由于Zigbee物联网的特点是设备能够在低功耗模式下长期工作，利用物联网终端的低功耗特点和快速组网特点，因此，这里的应急设备鉴权和Zigbee路由器50通常是通过自带的电源进行供电的。

也就是说，由于应急设备鉴权和Zigbee路由器50均为低功耗设备，因此应急设备鉴权和Zigbee路由器50均可以通过自带的电源供电，不受外部电源断路的影响。

当电子钥匙10和电子锁20为两个独立的个体，为了能够实现电子钥匙10和电子锁20 之间的通信，电子钥匙10可以包括第一NFC收发器15，对应的，请参见图3所示，其是本申请一个实施例中提供的电子锁的结构示意图，电子锁20可以包括第二NFC收发器25，第一NFC收发器15和第二NFC收发器25通过NFC协议进行通信。

为了保证电子锁20中第二NFC收发器25的正常工作，电子锁20内还可以设置第二电源21，第二NFC收发器25与第二电源21连接，第二电源21为第二NFC收发器25供电。同样的，第二电源21可以为可拆卸的电池，以在能量不足时便于使用人员对第一电源11的更换。在实际应用中，根据所需的电压设定第一电源11的规格，比如可以为至少一个18650 的电池、也可以为cr1220或cr2016等规格。

在鉴权机制中，为了可以使鉴权设备知道对哪个电子锁20和电子钥匙10进行鉴权，鉴权设备需要知道电子锁20的标识，电子锁20的标识用于唯一标识电子锁20。因此，在一种可能的实现方式中，电子锁20可以将电子锁20的标识通过第二NFC收发器25发送给电子钥匙10。

为了能够实现第二NFC收发器25对电子锁20标识的发送，本申请中提供的电子锁20 还可以包括第二处理器22，该第二处理器22与第二电源21以及第二NFC收发器25电性连接，第二处理器22将电子锁20的电子锁20标识发送给第二NFC收发器25，由第二NFC 收发器25将电子锁20的标识发送给电子钥匙10。

通过在电子钥匙10和电子锁20中设置NFC收发器，可以实现电子钥匙10和电子锁20 之间的近场通信，为电子钥匙10和电子锁20之间的信息交互提供实现保障。

可选的，通过在电子锁20中设置第二处理器22和第二NFC收发器25，可以实现与电子钥匙10之间的通信，进而为鉴权提供可能，由于可以通过电子通信的方式实现鉴权，摒弃了机械式锁孔27的复杂设计，只要通过电子验证，即使将锁孔27均设置为统一的形状，也仍旧能够进行电子锁20的开锁识别，因此可以降低钥匙插入头17和锁具的锁孔27的复杂机械式设计，且进一步降低了钥匙插入头17和锁具锁孔27机械设计的设计成本。

为了在鉴权成功后实现电子锁20的开锁功能，在一种可能的实现方式中，该电子锁20 还可以包括锁体210以及接触传感器26，第二电源21、第二处理器22、第二NFC收发器25 均安装于锁体210内，第二处理器22、第二NFC收发器25均与第二电源21电性连接，第二电源21为第二NFC收发器25和第二处理器22提供电能，第二NFC收发器25还与第二处理器22电性连接，锁体210形成有供如图1中各种可选实现方式中提供的电子钥匙10的插入头17插入的锁孔27，锁孔27内壁设置有卡柱28，卡柱28朝向锁孔27口的位置处设置有接触传感器26。

本申请提供的电子锁20还可以包括电控弹簧29，电控弹簧29安装于卡柱28和锁体210 之间，卡柱28在电控弹簧29的伸缩力下垂直于锁孔27的延伸方向运动，电控弹簧28还与第二处理器22电性连接，第二处理器22控制电控弹簧29伸出和缩回。

电控弹簧29伸出时，安装在电控弹簧29端部的卡柱28则被推向至锁孔27内，电控弹簧29缩回时，安装在电控弹簧29的卡柱28则被带回以离开锁孔27内腔。

这样，通过设计电控弹簧29，实现卡柱28的伸出和缩回，卡柱28伸出时，用于阻挡未鉴权成功的钥匙插入至锁孔27的底端部，以禁止开锁，而卡柱28缩回时，钥匙插入头17则可以继续插入至锁孔27的底端部，启动开锁。

在实际工作过程中，电子钥匙10中的第一WiFi收发器13接收服务器40发送的心跳报文，在预定时长内未接收到服务器40发送的心跳报文，电子钥匙10的第一处理器12则启动第一Zigbee收发器14工作。

通过在电子钥匙10中接收服务器40发送的心跳报文，若在预定时长内未接收到心跳报文，则意味着服务器40出现故障，此时则可以启动第一Zigbee收发器14工作，从而保证在服务器40等与第一WiFi收发器13相关的鉴权系统存在故障时，可以利用耗能较低的与第一 Zigbee收发器14相关的鉴权系统进行鉴权工作，保证了鉴权的有效进行。

在一种可能的实现方式中，电子钥匙10包括密码录入器，密码录入器获取录入的密码，电子钥匙10中的第一NFC收发器1515获取电子锁20的标识，电子锁20的标识是第二NFC 收发器发送的用于唯一标识电子锁20的。

电子钥匙10将电子锁20的标识和密码通过工作中的收发器发送给鉴权设备，鉴权设备对标识和密码进行验证，在验证成功后，则向电子锁20发送开锁指令，电子锁20接收到开锁指令后启动开锁，工作中的收发器为WiFi收发器时，鉴权设备为路由器，工作中的收发器为Zigbee收发器时，鉴权设备为应急鉴权设备60。

电子钥匙10将电子锁20的标识以及录入的密码发送给鉴权设备，由鉴权设备对电子锁 20的标识和密码进行鉴权。比如，鉴权设备中存储中至少一组对应关系，每组对应关系包括电子锁20的标识以及密码，根据接收到的电子锁20的标识查询与其对应的密码，然后对比查询到的密码与接收到的密码是否相同，若相同，则判定鉴权成功，若不同，则判定鉴权失败。

在鉴权成功后，鉴权设备则通知电子锁20启动开锁，由于需要同时对电子锁20的标识和钥匙的录入密码进行鉴权，因而可以在独立盗取电子锁20标识或仅录入密码的情况下无法开启电子锁20，保证了电子锁20的安全。

由于鉴权设备可以为服务器40，也可以为应急设备鉴权，因此为了保证电子锁20与鉴权设备之间的通信，电子锁20内也可以同时设置第二WiFi收发器23和第二Zigbee收发器 24，第二WiFi收发器23通过WiFi路由器30与服务器40之间进行通信连接，第二Zigbee 收发器24通过Zigbee路由器50与应急鉴权设备60进行通信连接。

综上所述，本申请提供的电子开锁系统，通过设置可以切换通信模式的电子钥匙以及与电子钥匙中两种通信模式相关的两套鉴权通信系统，实现在WiFi通信模式相关的鉴权系统存在问题时，可以选择切换至Zigbee通信模式相关的鉴权系统中进行鉴权工作，保证了鉴权的有效进行。

需要补充说明的是，本申请所提及的“第一”、“第二”是为了便于区分不同的技术特征，并不用于限定技术特征的实现顺序，并不能认定为“第一”是“第二”的前提条件，也可以仅存在“第二”所限定的技术特征，也不存在“第一”所限定的技术特征。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未实用新型的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。